Зареждащ робот за CNC машини: Автоматизирано подаване на детайли

Какво представлява зареждащият робот?

Зареждащият робот е автоматизирана система, която самостоятелно вкарва детайли в машини с ЦПУ. Той поема задачата, която в противен случай би била изпълнявана ръчно от оператор на машина: Захващане на заготовката, вкарването й в затягащото устройство, задействане на затягането. След обработката същият робот отново изважда готовия детайл - на практика зареждането и разтоварването вървят ръка за ръка.

Терминът "зареждащ робот" се използва предимно в металообработката. Той се отнася за компактни роботизирани клетки, които се разполагат до или пред струг, фрезови център или шлифовъчна машина. Те работят автономно и непрекъснато снабдяват машината с нови детайли - дори извън редовното работно време.

В основата си зареждащият робот се състои от три компонента: роботизирана ръка със захват, устройство за съхранение на детайли за сурови и готови детайли и контролер, който координира процеса и комуникира с машината с ЦПУ.

Предимства на зареждащите роботи в CNC производството

Повече часове на шпиндела благодарение на автоматичното подаване на детайлите

Шпинделът на машината с ЦПУ печели пари само по време на струговане. Всяка минута престой - независимо дали се дължи на прекъсване, смяна или отсъствие на оператори - е загубено производствено време. Без автоматизация дневното шпинделно време в много компании е от шест до осем часа.

Зареждащият робот променя коренно тази връзка. Той непрекъснато снабдява машината с детайли, независимо от времето за почивка или края на смяната. Машината продължава да работи, докато служителите приключват работа. По този начин се постига дневно шпинделно време от 16, 20 или повече часа.

Освобождаване на квалифицирана работна ръка за по-взискателни задачи

Ръчното зареждане на машините с ЦПУ е повтарящо се и физически натоварващо. Квалифицираните оператори по рязане прекарват значителна част от работното си време в зареждане на заготовки и изваждане на готови детайли. Това време не е на разположение за задачи, които действително изискват специализирани познания: проверка на качеството, оптимизиране на процеса, въвеждане на нови детайли.

При зареждащ робот профилът на задачата се променя. Квалифицираните работници създават нови поръчки, контролират производството и се грижат за осигуряване на качеството. Един служител може да се грижи за няколко автоматизирани машини - така се облекчава недостигът на квалифицирана работна ръка, без да се налага да се лишавате от опитен персонал.

Постоянно качество чрез повтаряемо поставяне

Ако човек вкарва един и същ детайл сто пъти, позиционирането му се променя от време на време. Малки разлики по време на вкарването, различно контактно налягане по време на затягането - това води до колебания в качеството на серията.

Зареждащият робот работи по различен начин. Той позиционира всеки детайл с еднаква прецизност и затяга с постоянен въртящ момент. Резултатът: по-малко брак, по-постоянна точност на размерите и по-стабилни процеси в цялата партида.

Безпилотно производство през нощта и през почивните дни

Най-големият икономически лост се намира извън редовното работно време. Една машина, която се подготвя в петък вечер и работи до понеделник сутрин, печели до 60 допълнителни производствени часа седмично - без бонуси за нощна смяна или работа през уикенда.

Предпоставка за това е достатъчно голям запас от детайли в паметта на зареждащия робот. В зависимост от размера на детайлите и времето за обработка едно зареждане може да продължи няколко часа или дори цял уикенд. Съвременните системи наблюдават процеса и съобщават за неизправности чрез отдалечен достъп.

Сравнение на технологиите за зареждащи роботи

Системи с растерни плочи и ротационни маси

Повечето зареждащи роботи на пазара работят със системи за механична организация. Принципът: детайлите се предоставят във фиксирани позиции - върху растерни плочи, в чекмеджета или върху въртящи се товарни маси. Роботът се движи по предварително зададени координати и следователно знае къде се намира всеки детайл.

Тези системи работят надеждно с постоянни детайли. Детайлите обаче трябва да се сортират точно в предвидените за тях позиции. Всяка нова геометрия на детайла изисква персонализирани решетки, нови държачи или различни пръсти на хващача. Усилията за смяна на оборудването се увеличават с разнообразието от детайли.

Типични представители на този дизайн са ротационни маси с решетки, стифиращо хранилище за еднакви части или системи от чекмеджета с фиксирани позиции. Максималната товароносимост при повечето доставчици е между 35 и 70 kg.

Контролирани с камера зареждащи роботи без приспособления

Друг подход се отказва от фиксираните позиции на детайлите. Вместо това система от 3D камери записва позицията на всеки отделен детайл в зоната за складиране. Роботът вижда къде се намират детайлите и съответно регулира движението си за захващане.

На практика това означава, че детайлите могат да се доставят, без да се налага сортиране, което отнема много време. Отрязъци, отливки или заготовки с неправилна форма просто се поставят в зоната за откриване. Камерата разпознава тяхната позиция и ориентация и роботът ги взема.

Предимството е особено видимо при честа смяна на детайлите. Няма нужда от растерни плочи, матрици и други специфични за детайла приспособления. Времето за пренастройка се съкращава до няколко минути - вместо механични преобразувания е достатъчно кратко въвеждане на данни в блока за управление.

SherpaLoader®: Управлявани с камера зареждащи роботи за струговане и фрезоване на машини

Разпознаване на обработваеми детайли с SherpaVision®

Сърцето на SherpaLoader® е лазерната система с 3D камера SherpaVision®. Тя заснема детайлите там, където те действително лежат - без растерни плочи, без матрици, без механични средства за позициониране.

Принцип на работа: Лазерен скенер генерира триизмерен облак от точки на зоната за престой. Софтуерът анализира тези данни, разпознава детайлите въз основа на тяхната геометрия и изчислява оптималната позиция за захващане. Целият процес отнема само няколко секунди.

Вграденият защитен капак предпазва оптичните компоненти от стружки, охлаждащо-смазваща течност и прах. Това означава, че системата работи надеждно в дългосрочен план, дори в тежки производствени условия. Научете повече за принципа на функциониране в раздела Как работи.

Време за пренастройка под 5 минути

При променящи се поръчки всяка минута престой е от значение. SherpaLoader® е проектиран за кратко време за пренастройка: Смяната на детайла отнема по-малко от пет минути.

Това е така, защото няма механични приспособления. Не е необходимо да се сменят решетки, да се препрограмират позиции и да се преобразуват хващачи. Операторът въвежда новата геометрия на детайла чрез диалоговото управление - системата прави останалото автоматично.

Той се управлява чрез 17-инчов сензорен дисплей с интуитивни указания за потребителя. Не се изисква сложно програмиране на робота. Дори служители без специални предварителни познания могат да работят със системата след кратък инструктаж.

Обхват на натоварване от 7 до 225 кг

Портфолиото на SherpaLoader® покрива широк диапазон от тегла на детайлите. От деликатни прецизни детайли до тежки заготовки за отливане - има подходящ модел за почти всяко приложение.

Обхватът варира от 7 кг за най-малкия модел до над 150 кг за SherpaLoader® M225 и T225. Това дава възможност за автоматизиране на детайли, които са твърде тежки за много конкурентни системи - техната тороносимост обикновено е от 35 до 70 кг.

Зареждащ робот за фрезова машина и обработващ център

Серия SherpaLoader® M за всички тегла на детайлите

Серията M на SherpaLoader® покрива целия спектър от операции по фрезоване. Компактните модели M7 и M12 са подходящи за леки детайли в прецизното машиностроене или медицинската техника. Моделите M25 и M50 преместват детайли с тегло съответно до 18 кг и 38 кг - подходящи са за стоманени заготовки, алуминиеви блокове или отливки. Моделът M88 се справя с тежки детайли с тегло до 73 kg, а M225 е предназначен за още по-големи тежести. Връзката се осъществява през работната или страничната врата, като се запазва достъпът до магазина за инструменти и транспортьора за стружки.

Зареждащ робот за струг

Серия SherpaLoader® T за всички тегла на детайлите

Серията T е специално разработена, за да отговаря на изискванията на струговете. Моделите T7 и T12 са подходящи за патронникови детайли, къси валове и втулки. Моделите T25 и T50 се справят със средно тежки струговени детайли, като фланци или съединителни части с тегло съответно до 18 кг и 38 кг. Моделът T88 премества дълги валове и тежки цилиндри с тегло до 73 kg, а моделът T225 се предлага за още по-тежки части. Системите са съвместими със стандартни типове стругови машини от различни производители и могат да бъдат свързани през предната врата или отстрани.

Подаване на детайли за зареждащ робот

SpaceBox: Хаотично разгръщане с разпознаване на камерата

SpaceBox е концепцията за централизирано разполагане на зареждащи роботи, управлявани с камера. Принципът: детайлите се поставят в определена зона без фиксиран ред. Триизмерната камера записва позицията на всеки отделен детайл и роботът ги взема един по един.

Тази концепция е особено подходяща за детайли, които са трудно или невъзможно да бъдат подредени. Отрязки, отливки или заготовки с неправилна форма могат просто да се поставят в SpaceBox - без да е необходимо време за сортиране в решетки или матрици.

Количка с маса за гъвкаво производство на малки серии

Количките с маса предлагат мобилна алтернатива на стационарната подготовка на детайлите. Детайлите се подготвят на мобилни колички и се пренасят до робота. След като една количка бъде обработена, тя се сменя с нова.

Това решение е подходящо за компании с често променящи се поръчки и малък размер на партидата. Подготовката може да се извършва далеч от машината, докато производството продължава. Веднага след като една серия е завършена, следващата количка е готова.

Палети за тежки детайли и големи серии

За тежки детайли и големи серии се е доказало използването на европалети. Детайлите се подреждат на слоеве върху палета. Роботът обработва палета слой по слой.

В зависимост от теглото на детайла един палет може да осигури няколко часа автономно производство. Палетите могат да се транспортират с мотокар или палетна количка - това опростява логистиката и позволява бърза смяна на оборудването.

Допълнително оборудване за съществуващи машини с зареждащи роботи

Универсални интерфейси за всички типове управление

Много компании имат изграден машинен парк със системи за управление от различни производители и поколения. Едно решение за автоматизация трябва да може да се справи с това разнообразие.

SherpaLoader® е проектиран за универсална съвместимост. По-новите машини се свързват чрез цифрови протоколи: Profibus, Profinet или Ethernet/IP позволяват директна комуникация между робота и управлението на машината. Обикновените системи за управление на Siemens, Fanuc, Heidenhain или Mazak могат да бъдат интегрирани без проблеми.

По-старите машини без съвременни интерфейси се свързват чрез свободни M функции и безпотенциални контакти. Този метод работи при всички производители и не изисква промени в съществуващия софтуер за управление.

Интеграция без модификация на машината

Често срещана пречка пред допълнителното оборудване е, че производителят на машината изисква скъпи преобразувания или инсталиране на специфични за производителя компоненти. Това повишава разходите и прави автоматизацията нерентабилна.

SherpaLoader® работи независимо от тези спецификации на производителя. Интеграцията се извършва без промяна на системата за управление на машината и без специални интерфейси за автоматизация. Роботът комуникира чрез съществуващите пътища за сигнализация.

Машините без ротационен преход също могат да бъдат автоматизирани. Електрическото задвижване на шпиндела поема прецизния момент на затягане по време на затягането. Това означава, че дори по-стари модели като Gildemeister CTX или Deckel Maho, които първоначално не са били предназначени за автоматизация, могат да бъдат модернизирани.

Икономическа ефективност на зареждащите роботи

Амортизация в рамките на 12 месеца

Инвестицията в зареждащ робот се изплаща по-бързо, отколкото много компании очакват. По правило системата се изплаща в рамките на 12 месеца - при условие че придобитият капацитет на машината се използва реално.

Изчислението е просто: всеки допълнителен час на шпиндела генерира оборот. Ако машината работи 16 или 20 часа дневно вместо 8, производителността съответно се увеличава. Инвестиционните разходи се възвръщат за разумен период от време благодарение на допълнителния добив.

Индивидуално изчисление на възвръщаемостта на инвестицията преди инвестицията дава яснота за икономическия потенциал на конкретното приложение.

Повишена производителност благодарение на удълженото време за работа на машината

Най-голямото предимство се крие в удълженото време за работа на машината. Машината с ЦПУ, която се използва само през дневната смяна, не работи 16 часа на ден - и още 48 часа през уикенда. Това е неизползван потенциал.

С зареждащ робот машината продължава да работи, дори когато на място няма оператор. Приготвена вечерта, тя произвежда през цялата нощ. През уикенда производството протича автономно, докато служителите не са на работа.

На практика потребителите съобщават за увеличение на дневното шпинделно време с 10, 14 или повече часа. Това съответства на увеличение на капацитета, което иначе би изисквало втора или трета смяна. Научете повече в докладите на нашите клиенти.

Често задавани въпроси за зареждащите роботи

Кои детайли могат да бъдат автоматизирани?

Обхватът на детайлите, които могат да бъдат автоматизирани, е широк. Решаващите фактори са теглото, размерите и геометрията.

Теглото варира от няколко грама до над 150 кг. Малките прецизни части могат да бъдат автоматизирани също толкова лесно, колкото и тежките отливки. Изборът на подходящ модел робот зависи от максималното тегло на детайла.

По отношение на геометрията системите, управлявани с камера, могат да се справят с почти всяка форма - от прости цилиндри и кубоиди до сложни отливки. Корекции може да са необходими само за изключително неправилни или силно отразяващи повърхности.

Необходими ли са познания по програмиране?

Не. SherpaLoader® е проектиран за лесна работа. Новите детайли се настройват чрез графично диалогово управление на сензорния дисплей - без програмен код, без език на роботите, без специализирани познания.

Операторът въвежда съответните параметри: размери на детайла, позиции на захващане, места за съхранение. Системата автоматично ги преобразува в движения на робота. Дори служители без опит в програмирането на роботи могат да работят самостоятелно след кратък инструктаж.

Колко време отнема монтажът?

Времето за монтаж зависи от условията на място. При благоприятни условия - свободен достъп до машината, ясен интерфейс, стандартен монтаж - въвеждането в експлоатация, включително инструктаж, е възможно само за няколко дни.

Най-бързият документиран монтаж на SherpaLoader® отне три дни: монтаж, свързване с машината, настройка на първия детайл и обучение на операторите. По-сложните ситуации може да изискват повече време.

Съвети за вашия зареждащ робот

Анализ на изискванията за вашето производство

Всяко производствено предприятие е различно. Обхватът на детайлите, машините, размерът на партидата, пространствените условия и моделите на смени се различават в отделните предприятия. Решението за автоматизация трябва да бъде съобразено с тези индивидуални обстоятелства.

Всичко започва със систематичен анализ на изискванията. Кои машини трябва да бъдат автоматизирани? Кои детайли се изпълняват най-често? Колко пространство е на разположение? Тази информация се използва за създаване на концепция за автоматизация, която е съобразена с конкретните изисквания.

Този анализ включва и изчисление на рентабилността. Той показва прозрачно какъв амортизационен период може да се очаква и какво увеличение на производителността може да се постигне реално.

Демонстрация на живо на вашата машина

Листовете с технически данни осигуряват първото впечатление, но нищо не може да замени разглеждането на системата в действие. Демонстрацията на живо показва как зареждащият робот работи на практика: колко бързо се извършва разпознаването на обработваеми детайли, как работи процесът на захващане, колко лесно се управлява и т.н. В идеалния случай тази демонстрация се провежда директно върху машината, която ще бъде автоматизирана по-късно. По този начин веднага става ясно как роботът се вписва в съществуващата среда.

Свържете се с нас сега.